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2022年 第54卷 第7期 刊出日期:2022-07-15
上一期   
设计技术
西部生态脆弱区村庄下固废绿色充填开采技术应用研究
常西坤, 王明国, 王中青, 范津萌
2022, 54(7):  1-6.  doi:10.11799/ce202207001
摘要 ( 110 )   PDF(mobile) (2159KB) ( 65 )  
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针对西部生态脆弱区村庄下压煤及高强度开采产生的固废排放处置、地表沉陷控制难题,提出了短壁连采连充式胶结充填采煤技术。阐述了该技术的技术内涵和采充工艺,分析了充填材料的组成和强度,确定了适用于工程现场的充填材料矸石(炉渣)、粉煤灰、石膏、水泥、矿井水配比为74∶2∶2∶7∶15,料浆浓度为85%,该配比下充填体单轴抗压强度可达3.1MPa左右。该技术充填系统包括矸石运输系统、泥浆制备系统、监测系统、工作面充填系统四大部分。工程应用表明:该技术开采5.25m厚的煤层充实率可达98%以上,地面最大下沉量约为180mm,可处理工业固体废弃物40万t,充填效果良好。
浏览量 34
针对目前国产履带行走支架在旺格维利式短壁采煤法中的作用开展研究,论述了从进口引进直至国产化的历程以及使用效果,分析了在不同短壁采煤法的配置与必要性,介绍了支护阻力计算公式,通过数值模拟研究了行走支架在开采期间同一支巷的不同位置、不同刀间煤柱宽度下的支护阻力、各个单立柱压力分布及变化规律,得出采空区侧和实体煤侧对立柱压力的影响情况,据此得出支护阻力主要影响因素与关系,并在现场实践中对立柱压力进行监测分析,验证了理论分析的正确性。结果表明,行走支架额定工作阻力能够满足使用要求,切顶线后支巷顶板不垮落是短壁安全开采的重要保障,且各个立柱压力同采空区范围、刀间煤柱宽度呈正相关关系,采空区侧要明显大于实体煤侧。
BIM技术在选煤厂设计中的应用研究
姚满喜, 王磊
2022, 54(7):  13-16.  doi:10.11799/ce202207003
摘要 ( 46 )   PDF(mobile) (2178KB) ( 15 )  
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参考国内外BIM技术发展、推广、使用情况,结合BIM技术在选煤厂设计中的应用流程,介绍了选煤厂设计中选煤、机制、水暖电、建筑等专业的BIM使用情况,分析了BIM技术在选煤厂工程设计中应用的主要优势与挑战。结果表明,BIM技术在协同化、设备参数化及专业间碰撞检测等方面具有显著优势,同时也面临着BIM技术尚不健全,行业软件壁垒等挑战。通过选煤厂设计实际工程应用,为BIM技术在选煤厂及类似工业工程设计,施工、运维提供借鉴经验。
小保当选煤厂设计特点分析
孙景阳
2022, 54(7):  17-20.  doi:10.11799/ce202207004
摘要 ( 45 )   PDF(mobile) (1169KB) ( 21 )  
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以陕煤化集团小保当选煤厂工程设计为背景,从洗选工艺设计、工艺布置、设备选型等方面,介绍了特大型选煤厂设计经验。深入分析煤质和产品定位,采用合适的选煤方法,优化选煤工艺布置,采用国内外先进的洗选设备,走自动化和智能化相结合的道路。选煤厂建成投产后效益显著,成为一座适应煤质、高效生产、本质安全、管理科学的现代化特大型选煤厂。
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文章分析了不同环境运输系统的特点,提出了智慧露天矿山运输设备的移动网络概念|讨论了空间信息的实时性在智慧露天矿山、自动驾驶的研究和应用中的重要性,并提出了对应的模型|根据提出的模型,具体设计了露天矿山运输设备大数据的数据集:轨迹数据(其中对象的位置和属性会随着时间而变化)和在固定位置收集的时态数据。为了分析数据的多样性,讨论了“时间、空间、时空融合和多维度信息”的可视化问题。基于已有的实际案例,总结了我国具有代表性的矿山运输大数据软硬件系统,并对存在的问题和将来的研究发展方向给出了建议。
施工技术
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为了保证综采工作面大尺寸回采设备的安装,需要掘进大断面的切眼巷道,然而大断面切眼如何快速成巷、稳固支护,始终是难以解决的问题。为此提出了迈步掘进一次性成巷的施工工艺,即对于6100mm宽的巷道而言,第一次施工宽度4000mm巷道,施工一个班后,迈步至第二次施工剩余的2100mm宽度,往复交替循环,避免了二次扩帮与安装的交叉作业,节省了时间。采用锚杆(索)上钢带、钢筋网支护的主动支护参数,有效控制了围岩变形,顶板下沉量最大为130mm,两帮移近量最大为164mm。现场掘进过程中,从未发生过安全事故,该技术的使用提高了掘进效率,保障了安全。
煤矿TBM掘进巷道围岩时效变形分析及支护参数优化研究
姚直书, 王晓云, 王要平, 程桦, 唐彬, 冯依赞, 徐火祥, 刘小虎, 包蓓蓓, 方玉
2022, 54(7):  31-37.  doi:10.11799/ce202207007
摘要 ( 23 )   PDF(mobile) (2190KB) ( 16 )  
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针对煤矿TBM掘进巷道围岩长期稳定性问题,以淮南矿区张集矿TBM掘进某瓦斯抽采巷为工程背景,开展了巷道围岩时效变形分析及支护参数优化研究。通过在TBM掘进巷道施工现场钻取砂质泥岩岩样,开展蠕变试验,获得CVISC蠕变参数|在数值模拟软件中引入CVISC蠕变模型,对不同支护工况下TBM掘进巷道围岩进行为期100d的蠕变变形模拟,获得各支护工况下巷道围岩时效变形特征和应力场及塑性分布区的演化规律|基于数值模拟结果,将优化后的锚杆+钢筋网联合支护体系应用于TBM施工巷道,并对TBM施工巷道进行围岩变形监测和锚杆轴力监测,现场实测结果表明采用的优化支护方案可有效控制围岩变形,且巷道稳定性较好。
立井煤矿深埋长距离岩巷全断面硬岩掘进机施工技术研究
何杰, 崔千里, 付书俊, 范军平, 李育朋
2022, 54(7):  38-43.  doi:10.11799/ce202207008
摘要 ( 21 )   PDF(mobile) (4135KB) ( 17 )  
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针对我国煤矿岩巷掘锚失衡、成巷效率低问题,采用理论分析、仿真模拟及现场试验的方法,开展了煤矿巷道全断面硬岩掘进机盾构法施工适应性及系统匹配性分析,提出了影响立井煤矿巷道盾构法施工效率的四个关键因素,包括设备出入立井、快速组装与运输、轨迹控制及快速支护。结合矿井现有条件,设计了井下大型硐室设备组装与拆卸平台,优化了施工工艺,形成了集掘、支、装、转、运、喷多工序协调统一的盾构施工技术体系。研究成果在阳泉新景煤矿岩巷掘进中首次成功应用,实现了最高月进尺608m,最高日进尺31.5m,创造了煤矿单次掘进、一次成巷3490m的水平,大幅提高了岩巷成巷效率,缩短了矿井准备周期,取得了显著技术经济效益。
密集抽采钻孔及浸水蠕变作用下底抽巷围岩控制技术研究
李高健, 韦金龙, 杨竹军, 赵宝友
2022, 54(7):  44-49.  doi:10.11799/ce202207009
摘要 ( 14 )   PDF(mobile) (8148KB) ( 7 )  
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针对长平矿底抽巷变形大、服役期短和存在潜在冒顶风险等问题,提出了“型钢预应力注浆锚索网喷”综合控制技术。采用现场测试、室内实验方法,明确了底抽巷泥岩的结构特性和强度特性,揭示了裂隙化泥岩底抽巷的失稳机制,基于数值模拟和现场试验结果验证了所提围岩综合控制技术的有效性。结果表明:长平矿3号煤底抽巷泥岩具有结构裂隙化、强度低、易风化、浸水软化、蠕变特性显著的特征|以预应力注浆锚索为核心的“型钢预应力注浆锚索网喷”综合控制技术可较好地控制密集抽采钻孔和浸水软化蠕变耦合扰动下裂隙化泥岩底抽巷的围岩变形,使得底抽巷长期安全服役,有效解决了长平煤矿穿层瓦斯治理和采掘接续紧张问题,保障了工作面的安全高效回采。
深井软岩巷道温压耦合作用下锚固体破坏机理及应用研究
王佳奇, 姚直书, 刘小虎, 王晨, 乔帅星
2022, 54(7):  50-55.  doi:10.11799/ce202207010
摘要 ( 14 )   PDF(mobile) (5035KB) ( 11 )  
浏览量 14
针对深井软岩巷道高地温高地压锚固支护失锚率增大的问题,以淮南矿区深井软岩巷道为例,采用室内相似模拟试验方法,进行温压耦合作用下锚固体变形破坏特性和锚杆受力特征试验研究。结果表明:随着温度升高和侧压系数的增大,锚固体的破裂深度增大,而侧压系数增大则锚固体的破裂倾角减小。当λ=1.2、1.5和1.8时锚固体的破裂深度分别为托盘直径的1.02~1.2倍、1.13~2.2倍和1.15~2.4倍,锚固体破裂倾角分别为45°~60°、40°~45°和30°~35°|温度升高和侧压系数增大,锚固体压密阶段水平变形量增大,随着侧压系数的增大,温度对锚固体变形破坏规律影响减弱|锚杆在破碎块体作用下处在压、张、剪的复杂应力状态,锚杆以受张拉应力为主,弯曲位置受压、剪应力作用,随着温度和侧压系数的增大,锚杆弯曲位置受压、剪应力增大,锚杆发生明显弯曲变形,锚杆锚固体呈渐进式破坏。将全长锚固支护工艺应用于丁集矿西三轨道大巷围岩支护参数优化设计,并进行现场监测,反馈表明巷道围岩支护效果较好。
生产技术
基于深度迁移学习的提升机主轴故障在线诊断系统研究
张宏乐, 韩雪华, 史凯, 任贺贺, 徐磊, 钱恒昌, 李灿, 李方迪, 黄璜
2022, 54(7):  61-66.  doi:10.11799/ce202207012
摘要 ( 16 )   PDF(mobile) (1383KB) ( 11 )  
浏览量 16
实际工业场景下的提升机状态监测与在线故障诊断,存在缺少足量有标签故障样本以及变工况导致的测试样本与训练样本间分布差异的问题,限制了智能故障诊断算法应用于实际工程。文章提出一种面向实际提升机的融合边缘节点的迁移故障诊断架构,包括多源信息采集层,边缘节点层,网络层和中央云服务器层。以提升机轴承为对象,提出基于ResNet与多核联合分布差异的深度迁移故障诊断算法,实现变工况下的提升机轴承故障状态识别,采用两种轴承故障数据进行算法有效性与适应性验证,结果表明所提出算法能够达到理想的迁移故障诊断准确率。最后,设计构建了提升机检测诊断平台,部署于煤矿地面中央云服务器中心,实现了对矿井提升机运行状态的监测与在线诊断。
切顶留巷综采面采空区防漏风技术研究
于大河, 王怡, 孙祥科, 李洪先, 徐书荣, 任广意
2022, 54(7):  67-73.  doi:10.11799/ce202207013
摘要 ( 18 )   PDF(mobile) (6845KB) ( 6 )  
浏览量 18
为掌握切顶留巷条件下的采空区漏风规律,降低对采空区的漏风供氧,首先利用COMSOL数值模拟软件分析了青龙煤矿21606综采工作面切顶留巷采空区的漏风流场,模拟结果表明:切顶留巷“Y”型通风方式下,采空区漏风风速沿远离综采面的方向明显衰减,采空区漏风路径主要为:从下隅角进入,经采空区流向上隅角和通风立眼处。其次,利用SF6现场示踪试验对模拟结果进行验证,结合模拟和现场试验结果得到了采空区漏风流场的特征,并分区域制定了针对性的防漏风措施:在切顶留巷及通风立眼处采取砌墙并进行喷浆处理|在工作面进行切顶爆破加速顶板垮落|在补回风巷和回风巷上隅角处砌筑沙袋墙并喷涂施密特防漏风材料|在切眼及补切眼处进行喷浆和及时封堵切眼瓦斯抽采钻孔|补充压注凝胶等综合措施。通过综合防漏风措施的实施,降低了工作面自然发火风险,保证了工作面的安全回采。
浏览量 6
为了解决坚硬覆岩突出煤层开采过程中高抽巷对上隅角瓦斯控制能力差的难题,以首山一矿12110工作面为研究对象,划分了坚硬覆岩工作面采空区近、远场瓦斯库的范围,采用数值模拟的方法,研究了近场瓦斯高效抽采区域,提出了基于低位顶板走向长钻孔的采空区近场瓦斯抽采技术。结果表明:低位顶板走向长钻孔的高效抽采区域为距垮落线30m范围内,合理抽采负压为15kPa,1—5号钻孔抽采瓦斯纯量为8.3m/min。基于低位顶板走向长钻孔的近场瓦斯抽采技术进一步降低了采空区瓦斯涌出量,与高抽巷、上隅角插管构成了采空区近场、远场、上隅角三位一体瓦斯抽采模式,将工作面上隅角瓦斯浓度控制在0.6%以下,确保了工作面的安全回采。
带式输送机胶带撕裂检测技术综述
熊念强, 文锋, 李清, 陈磊, 周冉
2022, 54(7):  79-85.  doi:10.11799/ce202207015
摘要 ( 14 )   PDF(mobile) (2090KB) ( 6 )  
浏览量 14
胶带撕裂事故时有发生,如果检测处理不及时,由于胶带运动速度很快,极易造成数十米、数百米的胶带损坏,严重时甚至损毁机架、造成巨大财产损失,危及现场工作人员生命安全。 文章在系统分析胶带撕裂产生原因及特征表现的基础上,总结了目前常用的胶带撕裂检测方法,包括:基于机械操作的撕裂检测技术,基于超声波的撕裂检测技术,基于胶带改造的撕裂检测技术,基于机器视觉的撕裂检测技术和其他胶带撕裂检测技术。讨论了各种方法的基本原理和优缺点,并对胶带撕裂检测的发展方向进行了总结与展望。
沿空留巷双层充填墙体材料力学性能研究及应用
孙垒, 曹悦, 徐金海, 王琪, 张皓文, 张晓悟, 曾庆林
2022, 54(7):  86-60.  doi:10.11799/ce202207011
摘要 ( 9 )   PDF(mobile) (3156KB) ( 5 )  
浏览量 9
为研究沿空留巷双层充填墙体最优占比和对工作面顶板漏风的影响,以漳村煤矿2603工作面沿空留巷为工程背景,通过制备不同占比的混凝土-高水材料立方体组合试样,从不同占比组合试样力学性能及宏观破裂形式研究中选择最优占比,并基于其上部软分层可充分接顶,防止上瓦斯泄漏的特性,对巷道进行瓦斯浓度监测。研究表明,当高水材料占比为10%、20%、30%、40%及50%时,其峰值强度与纯混凝土峰值强度相比分别下降了18.95%、44.23%、52.31%、60.78%及79.68%。高水材料占比为20%以下时,试样在保证一定强度的同时具有让压作用|当高水材料占比为20%以上时,高水材料占比过高会降低混凝土材料的支撑作用,影响试件的整体强度。通过对双层充填墙体在沿空留巷中的应用,可有效降低巷道瓦斯浓度,留巷效果较好。
研究探讨
充填开采覆岩裂隙时空演化实验研究
徐连兵, 杨科, 赵新元
2022, 54(7):  86-91.  doi:10.11799/ce202207016
摘要 ( 12 )   PDF(mobile) (4498KB) ( 8 )  
浏览量 12
以任家庄煤矿拟充填工作面为工程背景,通过相似材料模拟实验,统计分析了覆岩裂隙数量、角度、长度、宽度等参数,研究了充填开采覆岩裂隙的时空演化规律和分布特征。结果表明,煤层开挖充填距离较短时,近煤层的低位岩层首先产生横向裂隙,裂隙数量少、角度呈近水平。随着开挖充填距离的增加,横向裂隙的数量和长度均呈增加趋势。横向裂隙衍生出的非贯通性纵向裂隙基本分布在煤柱与采空区交界的区域内,其长度相对较短,角度普遍大于180°。覆岩裂隙由低位岩层逐渐向高位岩层发育扩展,裂隙分布范围逐渐扩大,在关键层处裂隙发育受到一定阻碍,采充区中部覆岩的裂隙发生缩小和闭合现象,减缓覆岩裂隙数量的增加|停采后的覆岩裂隙宽度普遍小于0.8mm,由裂隙两端向中部位置,裂隙宽度呈现先增大后减小的变化趋势|开采起始位置的覆岩裂隙宽度比停采位置附近的覆岩裂隙宽度要大。最后针对充填开采覆岩裂隙演化过程提出了有针对性的控制措施。研究结果对于深入认识导水裂隙发育演化和保水采煤具有重要意义。
过沟开采速度对浅埋煤层覆岩移动变形的影响研究
孙学阳, 李玲华, 李成, 苗霖田
2022, 54(7):  92-96.  doi:10.11799/ce202207017
摘要 ( 18 )   PDF(mobile) (3256KB) ( 8 )  
浏览量 18
为了研究过沟开采速度对浅埋煤层覆岩移动变形的影响,以陕北府谷庙哈孤矿区安山井田为研究对象,采用Rhino3D-FLAC3D耦合技术建立过沟模型,分别以4m/d、6m/d和8m/d的推进速度进行数值模拟,探讨了不同开采速度对覆岩变形的影响。研究表明:当以4m/d的速度对煤层进行开挖时,导水裂隙带高度、地表下沉值和水平移动值分别为42.2m、1.67m和0.2m;以8m/d的速度对煤层进行开挖时,导水裂隙带高度、地表下沉值和水平移动值分别为32m、1.01m和0.14m,相对于以4m/d的速度开采,其导水裂隙带高度、地表下沉值和水平移动值分别减少了24%、40%和31%。随着开采速度增加,覆岩移动变形量有所减小,因此为了减少开采过程中覆岩的移动变形量,在煤矿生产过程中,可根据实际情况,适当增加煤层推进速度。
多煤层重复采动覆岩破坏高度发育规律研究
李友伟, 张玉军, 肖杰
2022, 54(7):  97-103.  doi:10.11799/ce202207018
摘要 ( 22 )   PDF(mobile) (6265KB) ( 17 )  
浏览量 22
为了研究多煤层重复采动下覆岩破坏高度的发育规律,以公乌素煤矿三煤层开采为工程背景,通过现场实测、数值模拟研究方法,得到了单层开采和三层重复开采时16煤1604工作面覆岩导水裂缝带高度,采用3DEC数值模拟研究了单煤层开采及重复采动覆岩的破坏特征,理论分析了重复采动覆岩裂隙发育机理及裂缝带高度的计算方法。结果表明:钻孔冲洗液观测与钻孔窥视结合实测法更准确,公乌素16煤重复采动条件下,裂采比15.14,垮采比3.15|模拟显示采空区两侧裂隙发育明显且为离散裂隙,中部裂隙闭合,裂隙高度与实测较为接近|提出了3种不同程度的重复采动裂缝带发育高度的计算方法,为确定重复采动条件下覆岩裂隙发育高度提供理论依据。
考虑煤渗透性变化的抽采渗流耦合模型研究及应用
张磊, 王浩盛, 袁欣鹏, 谷超
2022, 54(7):  104-108.  doi:10.11799/ce202207019
摘要 ( 15 )   PDF(mobile) (3713KB) ( 4 )  
浏览量 15
为揭示煤岩变形对煤层瓦斯抽采渗流特性的影响,开展了煤层瓦斯抽采气固耦合问题研究。首先,考虑煤吸附解吸变形、孔隙压力及渗透性变化对瓦斯抽采的影响|然后,根据达西定律,建立以有效应力及吸附应变为耦合媒介的煤层瓦斯渗流和煤岩变形气固耦合方程|最后,以沙曲矿24208工作面为工程背景进行抽采煤层位移、吸附应变和瓦斯渗流数值模拟,并对比分析煤层瓦斯压力、煤层渗透率和瓦斯抽采量的耦合效应。结果表明:抽采后钻孔周围煤体位移呈增大趋势,煤体因瓦斯解吸收缩变形,距抽采孔越近应变量越大|抽采初期煤层瓦斯压降梯度大|煤层渗透率随抽采时间呈增大趋势,距孔越近增幅越大|初期钻孔瓦斯抽采量较大但降幅较快,后趋于稳定,对比发现模型抽采量计算结果与实际抽采数据较为一致。
不同孔径尺度水泥石单轴压缩力学特性试验研究
孙广建, 张洋, 辛亚军, 常晓亮
2022, 54(7):  109-115.  doi:10.11799/ce202207020
摘要 ( 21 )   PDF(mobile) (2032KB) ( 4 )  
浏览量 21
为了研究深部巷道锚喷层卸压孔径大小对围岩应力释放与喷层承载强度的影响,对6种不同孔径的12个试件进行了单轴压缩试验,研究了不同孔径条件下水泥石试件应力-应变关系,以及试件抗压强度、峰值应变与弹性模量的变化,得到了试件的破坏形态与失稳模式。结果表明:孔洞水泥石试件孔径越大,试件破裂粘结面积与试件抗压强度越低|随着孔径尺寸由0mm向50mm增加,试件抗压强度、峰值应变与弹性模量呈减小趋势,且减小趋势变缓,衰减率分别是52.74%、22.31%与34.63%,孔径尺寸与试件抗压强度、峰值应变与弹性模量可采用负线性函数表征,但线性关系依次减小|0~20mm孔径水泥石试件裂纹起裂于孔壁上下斜角,破坏于上下斜角孔壁对角线,称为小孔径破坏形态,而30~50mm孔径水泥石试件起裂于左右侧孔壁,破坏于孔壁两侧垂直劈裂,称为大孔径破坏形态,30mm以上试件破坏形态明显具有孔洞试件结构特征|依据大小孔径破坏形态差异,不同横向孔径水泥石试件失稳模式分为剪切错动失稳与片状劈裂失稳。
煤矿地下水双层监测技术与装置研究
王红梅, 董书宁
2022, 54(7):  116-121.  doi:10.11799/ce202207021
摘要 ( 15 )   PDF(mobile) (1934KB) ( 4 )  
浏览量 15
为了解决我国东部矿区地面水文监测孔深度大、数量少、监测点密度相对不足的问题,研制了一种安装在孔内的分隔止水装置,提出了相应的成孔、洗井技术要求和安装操作流程,形成了一套适用于煤矿长期地下水监测的双层监测技术与装备,有效提高了地面监测孔利用效率,增大监测点密度。分隔止水装置加工简单,成孔要求低,安装操作简便,既能在新建地质勘探孔和水文地质勘探孔中安装,也能将煤矿原有混层监测孔改造为双层监测孔。现场工程监测结果表明:双层监测孔上下两个含水层监测水位相差较大,水位变化趋势完全不同,无上下串层现象,成功实现了一孔双层监测,具有较高的实用价值。
布尔台煤矿高氟地下水分布特征及形成机制研究
李果, 狄军贞, 吕情绪
2022, 54(7):  122-128.  doi:10.11799/ce202207022
摘要 ( 15 )   PDF(mobile) (2556KB) ( 4 )  
浏览量 15
为研究布尔台煤矿高氟地下水的来源及形成机制,采用数理统计、离子分析等手段,在矿物的溶解沉淀、蒸发浓缩、离子交换和竞争吸附等方面对高氟地下水中F-质量浓度特征及分布规律进行研究。结果表明:布尔台煤矿地下水中C(F-)范围为0.31~11.15mg/L,平均值1.7mg/L。从空间分布上看,高氟地下水主要分布在1~5mg/L范围内,占总样品数的48.48%|从垂向分布上看,高氟地下水主要分布于侏罗系含水层组,其主要补给水源为第四系与第三系孔隙水和侏罗系孔隙、裂隙水。含氟矿物的溶解是高氟地下水的主要控制因素。Ca2+与固相中的Na+、K+发生强烈的离子交换反应,HCO-3的竞争吸附置换出吸附在黏土矿物表面的F-,促使F-富集。
浏览量 39
在统计2000—2021年我国煤矿安全生产事故的基础上,得出如下事故特征:2002年以后,我国煤矿事故起数和死亡人数分别以年均18.4%、17.6%快速下降|重特大、较大和一般事故起数占比总体稳定在1∶4:45,这表明要有效防范重特大事故,必须从化解一般事故做起|近五年顶板、运输、其他和瓦斯事故依然多发,瓦斯、顶板、水害、火灾事故易造成群死群伤|5月份事故多发,1月、11月、12月重特大事故多发|部分国有重点煤矿安全管理滑坡、乡镇煤矿违法违规仍是诱发群伤的主要原因。
刮板输送机圆环链拓扑与响应面优化研究
梁超, 李博, 王子升, 高宇杰, 李嘉浩, 王学文
2022, 54(7):  134-139.  doi:10.11799/ce202207024
摘要 ( 9 )   PDF(mobile) (5387KB) ( 1 )  
浏览量 9
为实现刮板输送机圆环链轻量化,同时改善链环间的接触状态,采用ANSYS Workbench对圆环链进行有限元接触分析,并运用拓扑优化结合响应面优化方法对链环结构进行了优化研究。研究结果表明:在圆环链受拉过程中,在链环间的接触部位以及链环直圆柱和圆环间的过渡连接部位存在明显的应力集中现象,等效应力和等效应变的最大值分别为400.04MPa和0.00195。拓扑优化在不损害链环刚度的前提下使链环质量由2.841kg降为2.733kg,减少了3.80%,但未改善其接触状态|在拓扑优化的基础上利用响应面优化对链环进行二次优化,链环自重降为2.743kg,降低了3.45%,同时链环的最大等效应力和最大等效应变也分别降低了6.08%和6.67%,改善了接触状态。
喀斯特废弃矿区近自然地形重塑模拟
刘贤, 李月臣, 陈群利, 邱盈, 张鹏飞, 游萍
2022, 54(7):  140-146.  doi:10.11799/ce202207025
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地形重塑是废弃矿区生态修复中土地复垦与生态重建的基础性和关键性工程,重塑后地形的稳定性、协调性对土壤重构和植被重建具有重要影响。选择正在进行浅表层废弃煤炭资源开发利用和土地复垦与生态修复试点的金沙县金凤煤矿废弃地为研究对象,综合考虑喀斯特地貌的特殊性和脆弱性,以邻近处于侵蚀平衡状态的流域作为参考,利用3S技术和GeoFluv模型,重塑与参考流域类似的具有长期的抗侵蚀稳定性、在生态和视觉上融入周围的地形,并对其地形特征、挖填方平衡等进行评价。结果表明,重塑地形所在流域与参考流域形状特征、河道几何特征比较类似,流域结构特征差异较大,差异性主要体现在最大高差和平均坡度降低上,这种差异有助于增强重塑地形的稳定性|重塑地形所需总挖方量和填方量差异较小,总挖方量比总填方量多33806.32m,避免庞大的填方有利于重塑后地基稳定和降低成本。
不同组合菌种预处理对褐煤制生物甲烷的影响
王磊, 郭红玉, 赵树峰, 石尚威, 赵国俊
2022, 54(7):  147-152.  doi:10.11799/ce202207026
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为查明不同组合菌种预处理对褐煤转化生物甲烷的影响,选用白腐菌、假单胞菌和绿孢链霉菌两两组合对褐煤进行生物预处理和生物产气实验。通过生物产气检测、Gompertz方程模拟方法探讨不同组合菌种预处理对褐煤生物产气的影响。结果表明:褐煤经过菌种预处理后,生物产气量有明显的增加,最大增幅可达127%|而不同菌种两两组合按照不同顺序进行预处理后,褐煤的产气效果各不相同|通过改进的Gompertz方程进行产气拟合可知,煤样经不同组合菌种预处理后,具有更大的最大甲烷产率和累计产气潜力。研究结果为促进褐煤生物甲烷化提供了新方法。
基于CEEMD与自相关阈值去噪的单相接地故障选线方法研究
毕胜, 耿蒲龙, 张建花, 宋建成, 赵儒
2022, 54(7):  153-158.  doi:10.11799/ce202207027
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针对矿井经消弧线圈接地供电系统发生单相接地故障时故障特征不明显、噪声信号干扰严重、错选漏选时有发生的问题,文中提出了一种基于补充的总体平均经验模态分解结合自相关特性进行小波阈值去噪的选线方法。该方法通过CEEMD与自相关阈值去噪相结合,根据瞬时幅值与相位双判据实现故障选线。利用实时数字仿真系统构建了系统模型,在不同的故障点接地电阻、故障初相角、故障点位置以及故障线路条件下进行了大量的仿真及选线测试,结果表明该方法具有比普通去噪方法更优越的去噪效果,并且不受故障因素的影响,具有很高的选线准确性与可靠性,特别适用于矿井经消弧线圈接地供电系统的单相接地故障选线。
基于光学图像的煤矸石识别方法综述
张红, 李晨阳
2022, 54(7):  159-163.  doi:10.11799/ce202207028
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基于光学图像的煤矸石识别方法具有设备简单、易实现、绿色环保等优势,是实现智能化煤矸石分选的重要途径。该类方法分为两种研究路径,一种是需要人为提取特征进行识别的路径,一般包括煤矸图像数据采集、图像预处理、特征选择与提取和煤矸识别|另一种是利用深度学习神经网络进行自主提取特征识别的路径。文章对这两种研究路径的各类方法进行了总结,指出现有识别方法存在煤矸图像数据集不完备不充分、特征理解不全面不深入、识别方法无法兼顾高效与实时性等缺点,给出进行高效煤矸石识别的建议。
煤泥浮选调浆过程能量输入优化研究
杨帆, 朱宏政, 张勇, 吴念刚, 李锋伟
2022, 54(7):  164-169.  doi:10.11799/ce202207029
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浮选调浆过程中能量输入既会促进煤泥吸附捕收剂,也会使捕收剂从煤泥颗粒表面脱附,是影响浮选效果的关键因素。以临涣选煤厂浮选入料为研究对象,探究叶轮搅拌转速、搅拌时间、煤油浓度等因素对浮选过程中捕收剂吸附率、煤泥表面积利用率、浮选回收率等指标的影响机制。随着叶轮搅拌转速和搅拌时间增大,捕收剂吸附率、煤泥表面积利用率和浮选效率均先增大后减小。随着煤油浓度增大,捕收剂吸附率和浮选效率先增大后减小,而煤泥表面积利用率逐渐增大后稳定。
装备技术
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为提升煤矿铰接式双桥驱动物料运输车辆驾驶操纵系统安全性,阐述了5t运输车驾驶室布置设计、操纵系统设计(柴油机启动和熄火、变速操纵、转向操纵、制动操纵、自卸操纵、操纵力确定)、辅助驾驶系统设计和人-机-环系统设计等关键技术。整车已批量应用到内蒙、陕西和山西地区不同生产能力的长距离缓坡斜井煤矿|车辆以常用速度30km/h行驶时,对驾驶室内部环境进行测试,最高温度为25℃,最大噪声为78dB(A)|脉冲振动最大加速度为19.6m/s,低于31.44m/s,对人体无危害|随机振动最大加速度为0.312m/s,小于0.315m/s,驾驶员没有不舒适感觉|驾驶员持续驾驶2h无疲劳感,从未引发安全事故。整车驾驶操纵系统平均使用寿命为6a。
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为了解决带式输送机运行过程中出现的打滑问题,分析出导致带式输送机滚筒与胶带之间打滑的主要原因是驱动滚筒的速度与胶带的速度不一致。因此,设计了带式输送机张紧检测装置及其控制系统,详细介绍了带式输送机尾部驱动力自动调节装置的整体结构设计,并对该结构设计进行了理论验算,进一步确保设计的可行性,并计算出压力传感器检测值与胶带承载力的关系,建立尾部驱动自动调节装置控制系统模型,从而实现自动调节尾部驱动力的功能。根据宁夏煤业金家渠煤矿实际系统运行效果及数据分析,进一步验证了该装置可以更好的保障带式输送机运行的稳定性及高效性,可确保尾部传动滚筒在运行时不会出现打滑现象,提高滚筒和胶带的使用寿命。
工程管理
煤矿安全管理制度遵从行为实证研究
祁慧, 李泽荃, 陈红, 何国家
2022, 54(7):  181-185.  doi:10.11799/ce202207032
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为了探究煤矿企业安全管理制度是如何对相关人的行为产生约束作用这一问题,利用质性研究方法分析了员工对安全管理制度的认知规律和特征,并基于认知和行为基础理论构建煤矿企业安全管理“制度认知—制度行为”理论模型,采用结构方程模型方法进行实证检验,结果表明:个体对制度规则系统和制度背景的积极认知使个体产生高水平的制度遵从意愿,进而增加内源性遵从行为,减少外源性遵从、故意违反和报复破坏行为|个体对制度执行系统的认知不同程度调节制度遵从意愿对制度行为选择的预测作用。
命令型环境规制对煤炭企业投资效率的影响研究
胡婷婷, 李修东
2022, 54(7):  186-192.  doi:10.11799/ce202207033
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以2015年中国新《环境保护法》的出台作为准自然实验,以2011—2019年中国上市公司的财务数据为研究样本,运用双重差分模型检验了命令型环境规制对煤炭企业投资效率的影响。实证结果表明,命令型环境规制提高了煤炭企业的投资效率,该结论在基于反事实设计和替换变量的稳健性检验后依然成立。具体而言,命令型环境规制遏制了煤炭企业过度投资行为,且没有提高煤炭企业的投资不足倾向。研究结论支持了命令型环境规制这一非财务制度对于提高煤炭企业投资效率的积极作用,从而对通过行政命令和控制机制实现环境治理和经济高质量发展的双赢具有重要的指导意义。
大倾角薄煤层综采关键技术研究与实践
卓军
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录用日期:2017-08-24
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